雷暴冷锋

科技工作者之家 2020-11-17

雷暴冷锋是锋面雷暴的一种,是我国最重要的雷暴之一。在两个大的气团移动时,在界面上,也就是在冷气团和暖气团相遇的锋面上发展起来的。这时冷空气总在暖空气下面,排挤暖而湿的空气,并把它抬升起来,于是那个地方的天气就急剧地变化,形成特大暴雨。

定义冷锋是指冷气团主动向暖气团移动形成的锋。冷锋是我国最常见的一种锋,它可以活动于全国各地。由于冷锋和高空槽的配置,移动快慢等不同,冷锋附近云和降水的分布也有明显的差别,有的主要出现于锋后;有的则主要出现于锋前。当冷空气强烈冲击湿暖不稳定空气时,会形成雷暴冷锋,出现强烈暴雨天气。1

形成冷空气强烈冲击湿暖不稳定空气时,冷空气移动速度远较暖气团为快,它冲击暖气团并迫使产生强烈上升。而在高层,因暖气团移速大于冷空气,出现暖空气沿锋面下滑现象,由于这种锋面处于高空槽后或槽线附近,更加强了锋线附近的上升运动和高空锋区上的下沉运动。夏季,在这种冷锋的地面锋线附近,一般会产生强烈发展的积雨云,出现雷暴、甚至冰雹、飑线等对流性不稳定天气。而高层锋面上,则往往没有云形成,呈现出沿着锋线排列的狭长的积状云带,好似一道宽度约有十公里,高达十多公里的云堤。在地面锋线前方也常常出现高层云、高积云、积云。这种冷锋过境时,往往乌云翻滚,狂风大作,电闪雷鸣,大雨倾盆,气象要素发生剧变。这种天气历时短暂,锋线过后,天空豁然晴朗。

特点出现时间多在冷锋过境前后2~4小时内,强度大,许多个雷暴云延锋线排列成行,组成一条宽几千米至几十千米,长几百千米的狭长雷暴带。雷暴冷锋在昼间,夜间,陆地,海上都能出现,一般在下午或前半夜较强,早晨逐渐减弱,日变化较小,移动速度较快。雷暴冷锋是我国最重要最强烈的雷暴之一。2

影响因素雷暴冷锋的预报经验:

(1)在冷锋前暖湿空气活跃,冷锋过境时有雷暴发生;

(2) 冷锋雷暴与太平洋高压的强弱、进退有密切的关系;

(3) 冷锋雷暴的发生与锋面上空的形势有关;

(4) 如果锋面附近,高层为冷平流,底层为暖平流,且平流较强,则冷锋过境时有雷暴发生;

(5) 高空锋区的强弱与锋面上能否产生雷暴以及他的强度有很大的关系;

(6) 850百帕上锋面所在的区域内画出等露点线或等比湿线后,如果湿舌的轴线沿地面锋线伸展,则有利于雷暴生成。3

雷暴冷锋前的天气变化气温变化

雷暴冷锋产生之前,测站一般被暖湿空 气所盘踞,所以常会感到闷热;雷暴发生时,积雨云中下沉的冷空气代替了原来的暖湿空气,所以温度骤然降低 夏季,一次强的雷暴过程常可使气温下降 10 以上;随着雷暴远离测站,降水结束,气温又慢慢开始回升。

气压变化

雷暴冷锋处于发展阶段时,地面气压 直下降,因为积雨云中上升气温使高层辐散大于低层辐合,云中水汽凝结释放的潜热使空气增温气柱膨胀;到成熟阶段,由于下降冷空气的出现,气压便突然上升,且在积雨云的正下方达到最大,几乎是和气温的下降同时出现;随着雷暴的远离,气压又开始恢复正常。

湿度变化

雷暴冷锋发生前,地面相对湿度通常是减小的,这是由于气温升高气压下降辐合上升气流将一部分水汽带走所造成的;随着降水开始,相对湿度即迅速上升到接近饱和状态,但在降水达到最大时,因为云底较干冷的空气被云中下沉气流卷挟到地面,而降落的雨滴又未来得及蒸发,相对湿度反而下降 ;当雷暴离去或趋于消亡时,相对湿度又可回升到饱和状态。

风的变化

当雷暴冷锋处于发展阶段时,地面风很小;雷暴冷锋到达成熟阶段以后,随着积雨云中迅速下沉的冷空气到达地面后,风向突转,风力迅速增大阵风风速常在 20 m/s,有时强烈的可以达到 25 m/s 或以上,这种现象常常是雷雨即将来临的先兆;随着雷暴的远离,测站风力迅速减小

降水

雷暴冷锋所产生的降水是积雨云发展成熟的标志,大都是强度很大的阵性降水,降水的持续时间取决于通过测站的雷暴单体的数目大小速度和部位。

雷暴冷锋对飞行的影响强烈气流和风切变

与雷暴冷锋有关的风切变是造成飞行事故的一个重要原因。积雨云之所以形成就是因为有强烈的上升气流,而上升气流发展的同时一定伴随强烈的下降气流。在雷暴冷锋的中部及外缘部都有这样强烈的上升下降气流。雷暴降临时,近地面有强烈的狂风,这是由雷暴前端猛烈的下降气流造成的。阵风风速往往可达六七级,而且风向不定,严重影响飞行的安全。

积冰

积雨云中的结冰现象非常严重,因为积雨云中常含有丰富的水分和过冷的小水滴以及冰晶等物。最强的积冰多见于积雨云成熟阶段的上升气流区,而且常常积明冰,云的顶部和边缘部分积冰相对较弱。由于雷暴冷锋的厚度达到10km以上,如飞机在积雨云中遇积冰应改变航向尽快脱离积冰区。

雷击

闪电和强烈的雷暴电磁场对无线电通信和某些仪表有严重的影响:干扰中、短波无线电通信,甚至使通信联络暂时中断;引起飞机个别部件的磁化,使磁罗盘产生很大误差,使无线电罗盘指示器的指针左右摆动或旋转。此外,如果飞机在雷暴电场中飞行,由于感应带电的电量很大,在翼尖等部位还可能出现火花现象,这也会影响到无线电通信。

强降雨

在分析雷暴冷锋的影响时,往往容易忽略强降雨对飞机性能的降低。几乎在所有由风切变引起的事故中,飞机遭遇强风切变时都是深陷于极大的暴雨单体中。强降雨使空气动力严重损失:雨滴撞击引起动量损失,雨水使机翼和机身表面变粗糙,使阻力增加、升力减小。

下击暴流

在雷暴云中存在着强烈的下冲气流,当它冲泻到低空时,在近地面会形成大于18m/s的外流——下击暴流。强烈的下沉气流的底部区域是飞行的危险区域。当处于下击暴流的影响下时,飞机首先遭遇正在增强的逆风;当穿越下沉气流底部时,逆风消失,变成顺风,造成空速迅速损失,飞机性能严重下降。

安全飞过雷暴冷锋的方法由于雷暴冷锋对飞行的严重影响,一般应尽量避免在雷暴区飞行。但是要完全避免在雷暴区飞行是不可能的。而且,在雷暴区飞行,也不是任何部位都是危险的,在一定条件下是可以安全飞过雷暴区的。在判断雷暴云的情况之后,如果天气条件、飞机性能、飞行员的技术和经验、保障手段等条件允许,可以采取以下方法通过雷暴区。

(1)绕过或从云隙穿过

对航线上孤立分散的热雷暴或地形雷暴,可以绕过。绕过云体应选择上风一侧和较高的飞行高度,目视离开云体不小于10km。若用机载雷达绕飞雷暴云,则飞机应在雷暴云的回波边缘25km以外通过。在雷暴呈带状分布时,如果存在较大的云隙,则可从云隙穿过。穿过时,应从空隙最大处(两块雷暴云之间的空隙应不小于50~70km),垂直于云带迅速通过。

(2)从云上飞过

如果飞机升限,油料等条件允许,可以从云上飞过。越过时,距云顶高度不应小于500m。因此,飞越前需对雷暴云的范围、云顶高度、飞机升限、爬高性能等准确了解。如果飞机只能勉强到达云顶,就不宜采取这种方法。

(3)从云下通过

如果雷暴不强、云底较高、降水较弱、云下能见度较好,且地势平坦,飞行员有丰富的飞行经验,也可从云下通过。一般应取距云底和地面都较为安全的高度。这里应该指出的是,应尽量不在雷暴云下方飞行,因为云和地面之间的雷击次数最为频繁,还有可能被强烈上升气流卷入云中,和遭遇到下击暴流而失去控制。不论采用什么方法,都应避免进入雷暴云中,尽力保持目视飞行。如果发现已误入雷暴云,应沉着冷静,柔和操纵飞机,保持适当速度和平飞状态,根据具体情况采取措施,迅速脱离雷暴云。4

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学

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